维生素医学课件

第6章维生素 主要内容 6 1维生素概述6 2食品中的脂溶性维生素6 3食品中的水溶性维生素6 4食品中维生素类似的物质6 5食品中维生素损失的常见原因6 6本章小结6 7本章思考题 6 1 1维生素的定义与特性 定义 维生素 Vitamin 是维持人体生命活动必需的一类小分子有机物 为正常生命现象所必需的 也是保持人体健康的重要活性物质 维生素应具有以下特点 不能在人体内合成或合成的量不够 加之维生素在不断代谢 必须由食物供给 不参与机体内各种组织器官的组成 不提供机体能量 不能大量储存于组织中 必须经常从食物中摄取 人体生命和健康所必不可少的一类有机化合物 6 1 2维生素的主要生理功能 许多维生素是酶的辅酶或辅酶的组成分子 缺乏时引起人体代谢紊乱 如维生素A对视觉起作用 VD对骨骼构成起作用 VE具有抗不育症的作用 VK对血液凝集起作用 除了具有生理作用外 有些维生素还作为自由基的清除剂 风味物质前提 还原剂以及参与褐变反应 从而影响食品的属性 某些维生素可由动植物合成 如 VB6 VK可由动物肠道内细菌合成 动物细胞可将色氨酸转变为烟酸 植物和多数微生物能自身合成维生素等等 6 1 3维生素的命名 维生素一词是由波兰化学家卡西米尔 冯克 KazimierzFunk 最先提出 是由拉丁文的生命 Vita 和氨 amine 缩写而得 因为他当时认为维生素都属于胺类 以后陆续发现许多维生素的化学性质 生理功能并不相同 还发现许多维生素根本不含胺 也不含氮 但初始的命名还是延续使用下来了 只是将最后字母 e 去掉 KazimierzFunkCreatesTheConceptOfAVitamin 早期维生素一般按发现顺序及来源用大写拉丁字母和数字命名 出现了维生素A 维生素B1等名称 更多的维生素种类被人们认识和发现 维生素成了一个大家族 为便于记忆 维生素按A B C一直排列到L P U等几十种 根据其功能命名为 抗 维生素 如抗干眼病维生素 VA 抗佝偻病维生素 VD 等 后来 又根据其结构及功能命名 如视黄醇 VA1 胆钙化醇 VD3 等 根据其结构命名 如硫胺素 6 1 4维生素的分类 维生素分类通常按照维生素的溶解特性 可将其分为水溶性维生素和脂溶性维生素两种 表6 1脂溶性维生素和水溶性维生素的特点 6 1 5维生素相关概念 前维生素或维生素原 provitamin 在化学结构上类似于某种维生素 经过机体简单的代谢反应即可转变成维生素化合物 如 胡萝卜素能转变为维生素A 7 脱氢胆固醇可转变为维生素D3 注意 如果某一化合物需要经许多复杂代谢反应才能成为维生素 则不能称为维生素原 例如 色氨酸要经过多个化学转化步骤才能够形成尼克酸 因此色氨酸不能被称为维生素原 同效维生素 vitamer 一些化合物化学结构与维生素相似 并具有维生素作用和活性的衍生物 如视黄醇酯 视黄醛 视黄酸是维生素A的同效维生素 抗维生素 antivitamin 化学结构类似维生素 但与维生素有竞争作用的物质 如双香豆素抗VK 甲氨蝶呤抗叶酸代谢 6 2食品中的脂溶性维生素 脂溶性维生素 溶于有机溶剂而不溶于水的一类维生素 由长的碳氢链或稠环组成的聚戊二烯化合物 主要包括维生素A 维生素D 维生素E及维生素K 脂溶性维生素A D E和K 它们都含有环结构和长的脂肪族烃链 这四种维生素尽管每一种都至少有一个极性基团 但都高度疏水的 6 2食品中的脂溶性维生素 6 2 1维生素A6 2 2维生素D6 2 3维生素E6 2 4维生素K 6 2 1维生素A Retinol 1 维生素A的结构维生素A是所有具有视黄醇 A1 生物活性的 紫罗宁衍生物的统称 维生素A主要有维生素A1 视黄醇 及其衍生物 醛 酸 酯 维生素A2 脱氢视黄醇 其中维生素A1生物效价最高 维生素A2的生物效价只有维生素A1的40 维生素A是一类由20个碳构成的具有活性的不饱和碳氢化合物 其羟基可被酯化或转化为醛或酸 也能以游离醇的状态存在 维生素A1熔点64 分子式为C20H300维生素A2熔点17 19 分子式为C20H280 异戊二烯结构单位 维生素A1 视黄醇 维生素A2 脱氢视黄醇 图6 1维生素A的化学结构 R H或COCH3醋酸酯或CO CH2 14CH3棕榈酸酯 食品在加工和贮藏中 维生素A对光 氧和氧化剂敏感 高温和金属离子可加速其分解 在碱性和冷冻环境中较稳定 贮藏中的损失主要取决于脱水的方法和避光情况 2 维生素A的来源 维生素A1主要存在于动物的肝脏和血液中 维生素A2主要存在于淡水鱼中 蔬菜中没有维生素A 但含有胡萝卜素 胡萝卜素进入体内后可转化为维生素A1 其中以 胡萝卜素转化效率最高 1分子的 胡萝卜素可转化为2分子的维生素A 而其中能真正吸收的仅为1 3 维生素A的含量常常用国际单位 InternationalUnit IU 来表示 一个国际单位相当于0 344 g结晶维生素A醋酸盐或0 600 g 胡萝卜素 或1 2 g其它的类胡萝卜素 根据RDA 每日推荐量 成人每天所需的维生素A为5000IU或1mg 青少年 孕妇或哺乳期妇女需要增加供应量 3 维生素A的生理活性人和动物感受暗光的物质是视紫红质 它的形成与生理功能的发挥与维生素A有关 当体内缺乏时引起表皮细胞角质 夜盲症等 以及口腔消化道失去去滋润导致细菌易于侵入 17 6 2 2维生素D Calciferol 维生素D是类固醇的衍生物 具有维生素D活性的化合物有十种 主要有维生素D2 麦角钙化醇 和D3 胆钙化醇 维生素D2比维生素D3在侧链上多一个碳 碳双键和甲基 维生素D2分子式为C28H44O 分子量396 维生素D3分子式为C27H44O 分子量384 1 维生素D的结构 图6 3维生素D及维生素D2和D3的化学结构 维生素D原和维生素D分子中 均含有相同的由19碳原子组成的环状结构 3位碳上带有羟基及特有的共轭三烯结构 关键的区别在于C17位上的脂肪链 C17位上的脂肪链中C22 24的部分结构与维生素D活性密切相关 维生素D的3位羟基应为游离形式 若被转变成在体内不易水解的酯或形成醚类时 其活性消失 3位羟基如果被巯基取代活性也会消失 饱和侧链C22 24上无取代基时 活性最高 容易被引入其他基团 导致失活 在24位引入甲基或乙基 其生理活性分别降低1 2或1 4 当C17位侧链为羟基或在其C24引入羧基时 活性消失 维生素D在光照或与某些金属离子接触时 结构可能发生变化而失去原有生理活性 维生素D易发生氧化 主要是因为其分子中含有不饱和双键 特别是有空气存在的情况下 食品中的维生素D较稳定 维生素D在体内必须被代谢为活性维生素D形式 即1 2 5 二羟胆钙化醇 才显示其生物活性 2 维生素D的性质 植物性食品中不含维生素D 但维生素D原在动 植物体内都存在 维生素D前体 麦角固醇和7 脱氢胆固醇 经紫外线照射后 可产生维生素D2和D3 人体及其它动物的皮肤中含有7 脱氢胆固醇 因此 人的皮肤在日光下暴露可生成维生素D3 微生物 酵母和真菌中含维生素D原麦角固醇 3 维生素D来源 提高肌体对钙 磷的吸收 促进生长和骨骼钙化 促进牙齿健全 缺乏维生素D会引起佝偻病 手足抽搐和软骨病 摄入过多的维生素D将引起高血钙和高尿钙 4 维生素D生理功能 6 2 3维生素E Tocopherol 1 结构 维生素E又名生育酚 为具有苯并二氢吡喃结构的与生育有关的维生素总称 具有抗不育的作用 按其结构可分为生育酚和生育三烯酚两大类 生育三烯酚与生育酚化学结构上的区别在于其侧链的3 7 和11 处有双键 每类又可分为 和 4种不同的构型 共计8种 其中的 生育酚是自然界中分布最广泛 含量最丰富 也是活性最高的维生素E 图6 6维生素E的异构体 维生素E对氧敏感 容易发生氧化反应而失活 因此具有抗氧化的作用 维生素E对酸稳定 对碱不稳定 维生素E在无氧条件下对热稳定 即使加热至200 也不会被破坏 维生素E和维生素D3共同作用可获得牛肉最佳的 色泽 嫩度 2 维生素E的性质 维生素E抗脂肪氧化的机理 1 人体细胞上磷脂中的不饱和脂肪酸 会形成过氧化自由基 体内自由基伤害细胞膜从而导致细胞衰老 2 维生素E本身易受分子氧和自由基的氧化 具有抗氧化的活性 它们通过贡献一个酚基氢和一个电子来淬灭自由基 以保护机体其他细胞被自由基氧化 在肉类腌制中 亚硝胺的合成是通过自由基机制进行的 维生素E可清除自由基 防止亚硝胺的合成 图6 7维生素E清除自由基的反应机理 生育酚氧化物 生育酚醌 生育酚氢醌 植物中 猕猴桃 坚果 包括杏仁 榛子和胡桃 向日葵籽 玉米 冷压的蔬菜油 包括玉米 红花 大豆 棉籽和小麦胚芽 最丰富的一种 菠菜和羽衣甘蓝 甘薯和山药 莴苣 卷心菜 菜花等是含维生素E比较多的蔬菜 动物中 奶类 蛋类 鱼肝油也含有一定的维生素E 3 维生素E来源 食品在加工贮藏中常常会造成维生素E的大量损失 例如 谷物机械加工去胚时 维生素E大约损失80 油脂精炼也会导致维生素E的损失 脱水可使鸡肉和牛肉中维生素E损失36 45 肉和蔬菜罐头制作中维生素E损失41 65 油炸马铃薯在23 下贮存一个月维生素E损失71 贮存两个月损失77 此外 氧 氧化剂和碱对维生素E也有破坏作用 某些金属离子如Fe2 等可促进维生素E的氧化 延缓细胞老化 抗衰老 抗疲劳 是局部性外伤的外用药 可透过皮肤被吸收 和内服药 皆可防止留下疤痕 以利尿剂的作用来降低血压 防止流产 有助于减轻腿抽筋和手足僵硬的状况 降低患缺血性心脏病的机会 4 维生素E生理功能 6 2 4维生素K Phylloquinone 维生素K又称凝血维生素 是脂溶性萘醌类的衍生物 其基本结构为2 甲基 1 4 甲萘醌或萘胺 2位上连有不同长度的碳链 常见的维生素K包括有维生素K1 叶绿醌 维生素K2 聚异戊烯基甲基萘醌 和维生素K3 2 甲基 1 4 萘醌 K4 天然的维生素K有两种形式 维生素K1和维生素K2 维生素K1仅存在于绿色植物中 如菠菜和卷心菜等叶菜中含量较多 维生素K2则可由许多微生物和动物的肠道中的细菌合成 还有几种人工合成的化合物也具有维生素K活性 其中最重要的是K3 K3在人体内可转变为维生素K2 其生理活性是K1和K2的2 3倍 性质 维生素K是黄色粘稠油状物 可被空气中缓慢地氧化而分解 遇光则很快破坏 对热酸较稳定 但对碱不稳定 功能 维生素K主要功能是促进凝血酶原的合成 缺乏就导致凝血机制障碍 从而导致皮下组织和其它器官出血 而且会延长凝血时间 对于脂溶性维生素来说 人体易缺乏的顺序一般为VD VA VE VK 6 3食品中的水溶性维生素 水溶性维生素能在水中溶解的一组维生素 包括复合维生素B以及维生素C 常是辅酶或辅基的组成部分 大多数都能作为辅酶的组成部分发挥作用 6 3食品中的水溶性维生素 6 3 1维生素B1 硫氨素 6 3 2维生素B2 核黄素 6 3 3烟酸VB56 3 4泛酸VB36 3 5维生素B66 3 6叶酸B116 3 7钴胺素B126 3 8维生素C6 3 9生物素B7 图6 9各种形式的硫胺素分子化学结构 维生素B1 Thiamine 性质 维生素B1又称为硫胺素 由一分子嘧啶和一分子噻唑通过一个亚甲基连接而成 嘧啶环和噻唑环易降解 硫胺素是B族维生素中最不稳定者 在食品的加工与贮藏中易损失 硫胺素热降解的速率对pH极为敏感 pH 6 硫胺素降解较为缓慢 pH6 7时 硫胺素降解加快 噻唑环会被破坏 pH为8时 体系中已不存在噻唑环 硫胺素经分解或重排能够生成具有肉香味的含硫化合物硫胺素分子中有两个碱基氮原子 因此 硫胺素能与酸类反应形成相应的盐 硫胺素纯品大多以盐酸盐或硫酸盐的形式存在 食品中其他组分也会影响硫胺素的降解 例如单宁能与硫胺素形成加成物而使之失活 SO2或亚硫酸氢盐 抗菌剂 对其有破坏作用 胆碱使其分子裂开 加速其降解 蛋白质与硫胺素的硫醇形式形成二硫化物阻止其降解 食品在加工和贮藏中硫胺素也有不同程度的损失 例如 面包焙烤破坏20 的硫胺素 牛奶巴式消毒损失3 20 高温消毒损失30 50 喷雾干燥损失10 滚筒干燥损失20 30 煮面条时 大约有50 的维生素BI会流失到面汤中 所以如果吃面条 要喝些汤 充分利用面汤中的营养素 由于高温油炸和加碱会破坏面团中的维生素Bl 因此 应该少吃油条 油饼这些油炸食品 硫胺素VB1 thiamin 来源 存在于许多植物种子中 尤其是谷物种子的外皮和胚芽中 动植物组织和酵母中 主要以辅酶形式存在 食物来源 酵母 米糠 全麦 燕麦 花生 猪肉 大多数种类的蔬菜 麦麸 牛奶 a 构成辅酶 TPP 维持机体正常代谢 b 能够促进胃肠蠕动 保持食欲 c 保护神经组织 改善精神状况 消除疲劳 d 维生素B1对于维持正常糖代谢起着十分重要的作用 它的缺乏会使糖代谢受阻 e 促进年幼动物的发育 影响比维生素A更加显著 d 预防脚气病 当身体缺乏维生素B1时 热能代谢不完全 会产生丙酮酸等酸性物质 由此出现的一系列症状 总称为 脚气病 硫胺素VB1 thiamin 生理功能 6 3 2维生素B2 Riboflavin 维生素B2又称核黄素 分子结构中存在共轭双键 因而容易发生氧化还原反应 所以维生素B2有氧化型和还原型两种形式 还原型的维生素B2被称为二氢核黄素 图6 11核黄素及其辅酶 核黄素在强酸溶液中最稳定 中性条件下稳定性降低 在碱性介质中不稳定 核黄素对热比较稳定 在食品热加工 脱水和烹调中损失不大 引起核黄素降解的主要因素是光 若将牛乳在日光下曝晒2h后可损失50 以上 光降解反应分为两个阶段 第一阶段是在光辐照表面的迅速破坏阶段 第二阶段系慢速阶段 光的强度是决定整个反应速度的因素 酸性条件下 核黄素光解为光色素 碱性或中性下光解生成光黄素 光黄素是一种很强的氧化剂 它可以催化破坏许多其它的维生素 尤其是抗坏血酸 核黄素VB2 Riboflavin 性质 在食品中 核黄素与磷酸 蛋白质结合形成复合物 动物性食品一般含核黄素较高 尤其以肝 肾和心的含量最为丰富 奶类和蛋类中核黄素含量也较多 绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素 核黄素VB2 Riboflavin 来源 a 促进发育和细胞的再生 b 促使皮肤 指甲 毛发的正常生长 c 帮助消除溢出性皮脂炎 口角炎和角膜炎等病症 d 食物中如果缺乏维生素B2 呼吸能力减弱 整个新陈代谢受阻 e 和其他物质相互作用来帮助碳水化合物 脂肪 蛋白质的代谢 核黄素VB2 Riboflavin 生理功能 6 3 3烟酸 Nicotinicacid 烟酸 VB5 又称为维生素PP 是尼克酸 植物 和尼克酰胺 动物 的总称 化学名称为吡啶 3 甲酸 其天然形式均有相同的烟酸活性 烟酸在人体内转化为烟酰胺 烟酰胺是辅酶 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD 和辅酶 磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP 的组成部分 图6 13烟酸 烟酰胺 NAD与NADP的化学结构 烟酸 Nicotinicacid 的性质和功能 烟酸参与体内脂质代谢 组织呼吸的氧化过程和糖类的无氧分解过程 它们在糖酵解 脂肪合成和呼吸作用中起着重要的作用 烟酸是B族维生素中最稳定性的维生素之一 对光 氧 酸 碱以及热都很稳定 即使在120 温度条件下加热20min也不被破坏 在食品加工和贮藏时相当稳定 烟酸的来源 食品中除玉米较缺外 其它食品都含有 玉米中缺乏会造成赖皮病 烟酸具有抗癞皮病的作用 当缺乏时会出现癞皮病 临床表现为 三D症 即皮炎 腹泻和痴呆 这种情况常发生在以玉米为主食的地区 因为玉米蛋白中色氨酸含量较低 而色氨酸在体内可以转化成尼克酸 在动物组织中的VB5的主要形式为尼克酰胺 50 6 3 4泛酸 Pantothenicacid 泛酸VB3首次由科学家威来母氏从肝脏中分离 泛酸化学分子式为C9H17NO5 有吸湿性 啤酒酵母中含泛酸最多 泛酸对酸 碱及热等不稳定 泛酸在pH5 7内最稳定 在碱性溶液中易分解 随温度的升高和溶解于水中而造成不同程度的损失 酸性条件下热降解 可能是 丙氨酸和2 4 二羟基 3 3 二甲基丁酸之间的连接键发生了酸水解 生理功能 是生物体内合成HS CoA 辅酶A 的原料 HS CoA是酰基转移酶的辅酶 在糖 脂类和Pr的代谢中起者载体作用 维生素B6 Pyridoxine 性质和功能 维生素B6又称吡哆素 是一组含氮化合物 主要以天然的形式存在 包括吡哆醛 吡哆醇 吡哆胺 三者均可在5 羟甲基位置上发生磷酸化 成为各自的磷酸化合物 生物活性形式以磷酸吡哆醛为主 也有少量的磷酸吡哆胺 它们作为辅酶参与体内的氨基酸 碳水化合物 脂类和神经递质的代谢 动物组织中多以吡哆醛和吡哆胺的形式存在 如牛奶中主要是吡哆醛 植物中多以吡哆醇的形式存在 如谷类中主要是吡哆醇 吡哆醇对热 强酸和强碱都很稳定 但在碱性溶液中对光敏感 尤其对紫外线更敏感 吡哆醛和吡哆胺当暴露在空气中 加热和遇光都会很快破坏 形成无活性的化合物如4 吡哆酸 在三种化合物中以吡哆醇最为稳定 可用来强化食品 图6 15各种形式维生素B6及其转化 加工过程对牛乳及牛乳制品中的吡哆醛的影响 奶粉在巴氏消毒 均质及生产过程中损失不多 但高温消毒可损失36 49 不仅加热可引起损失 而且持续保存也会引起损失 这种损失可能是吡哆醛和活化的巯基基团相互作用而引起的 巯基是牛乳蛋白在加热过程中形成的 将牛乳置透明玻璃中在日光下照射8h可使VB6损失20 30 小麦粉碎过程中可损失80 90 烘烤面包时损失17 以上 维生素B6主要作用在人体的血液 肌肉 神经 皮肤等 功能有抗体的合成 消化系统中胃酸的制造 脂肪与蛋白质利用 尤其在减肥时应补充 维持钠 钾平衡 稳定神经系统 缺乏维生素B6的通症 一般缺乏时会有食欲不振 食物利用率低 失重 呕吐 下痢等毛病 严重缺乏会有粉刺 贫血 关节炎 小孩痉挛 忧郁 头痛 掉发 易发炎 学习障碍 衰弱等 6 3 6叶酸 Folicacid 有文献将其称为维生素B11或维生素Bc 叶酸是由蝶啶 对氨基苯甲酸及谷氨酸结合而成 即蝶酰谷氨酸 叶酸最初是从菠菜叶子中分离提取出来的 故得名 叶酸 图6 16叶酸及四氢叶酸 箭头所指为加氢位置 的化学结构 叶酸的性质叶酸对热 酸不稳定 但在中性和碱性条件下能很快地破坏 受光照射更易分解 叶酸能与亚硫酸盐和亚硝酸盐作用 生成致癌物质 加入Vc会大大增加叶酸的稳定性 叶酸的来源 叶酸在许多食物中部存在 绿色蔬菜尤为丰富 叶酸的生理功能 参与嘌呤 嘧啶合成和某些AA的特殊代谢 叶酸最重要的功能就是制造红血球和白血球 增强免疫能力 一旦缺乏叶酸 会发生严重贫血 叶酸缺乏导致胎儿神经管畸形 叶酸是预防宝宝出生缺陷的一种重要方式 准备怀孕的女性和准妈妈都需要叶酸 包括天然叶酸和叶酸补充剂 孕妇对叶酸的需求量比正常人高4倍 6 3 7钴胺素 Cyanocobalamin 又称为维生素B12 是B族维生素中迄今为止发现最晚的一种 因其分子中含有氰基和金属钴 故又称作氰钴胺素或钴胺素 是唯一含有金属元素的维生素 钴胺素化学分子式为C63H88O14N14PCo 图6 17维生素B12及辅酶B12的化学结构 钴胺素 Cyanocobalamin 的性质 维生素B12具有吸湿性 暴露于空气中能吸收12 的水分 维生素B12化学性质不稳定 在pH值4 5 5 0弱酸条件下最稳定 强酸 pH 2 或碱性溶液中分解 维生素B12也可被氧化剂 醛类 抗坏血酸 二价铁盐 香草醛和阿拉伯树胶等破坏 维生素B12遇热可有一定程度破坏 但短时间高温消毒损失小 遇强光或紫外线破坏程度较大 普通食品烹调维生素B12损失量约为30 左右 钴胺素VB12的来源VB12的膳食来源主要是动物性食品 而植物中几乎不存在 所以只有 素食者 才会发生VBl2的缺乏症 一般瘦肉 肝 肾 鱼 贝壳和牛乳中含量较丰富 自然界中的维生素B12都是微生物合成的 高等动植物不能制造维生素B12 维生素B12是需要一种肠道分泌物 内源因子 帮助才能被吸收的惟一的一种维生素 有的人由于肠胃异常 缺乏这种内源因子 即使膳食中来源充足也会患恶性贫血 植物性食物中基本上没有维生素B12 它在肠道内停留时间长 大约需要三小时 大多数水溶性维生素只需要几秒钟 才能被吸收 维生素B12的主要生理功能 1 促进红细胞的发育和成熟 预防恶性贫血 2 以辅酶的形式存在 促进碳水化合物 脂肪和蛋白质的代谢 3 具有活化氨基酸的作用和促进核酸的生物合成 可促进蛋白质的合成 它对婴幼儿的生长发育有重要作用 4 是神经系统功能健全不可缺少的维生素 参与神经组织中一种脂蛋白的形成 过量的维生素B12会产生毒副作用 据报道注射过量的维生素B12可出现哮喘 荨麻疹 湿疹 面部浮肿 寒颤等过敏反应 也可能相发神经兴奋 心前区痛和心悸 维生素B12摄入过多还可导到叶酸的缺乏 6 3 8维生素C AscorbicAcid 维生素C又称抗坏血酸 是一个含有6碳原子的酸性多羟基化合物 由于其分子中C2和C3位上的两个烯醇式羟基极易游离而释放出H 故具有有机酸的性质 这种特殊的烯二醇结构 使其很容易释放氢原子而具有还原性 作为受氢体和供氢体 参与体内氧化还原反应 天然维生素C有L型和D型两种 D型无生理活性 通常指的维生素C是L抗坏血酸 维生素C有两个手性碳原子 有四种光学异构体 D 抗坏血酸 D 异抗坏血酸 L 抗坏血酸和L 异抗坏血酸 异抗坏血酸抗氧化能力比抗坏血酸强 耐热性较差以L 抗坏血酸生物活性最高 VC的C2 C3位上的羟基的H能以原子形式释放 成为脱氢抗坏血酸 脱氢和非脱氢抗坏血酸都有生物活性 图6 18抗坏血酸的氧化反应机制 维生素C是最不稳定的维生素 对氧化非常敏感 光 Cu2 和Fe2 等加速其氧化 pH 氧浓度和水分活度等也影响其稳定性 含有Fe和Cu的酶如抗坏血酸氧化酶 多酚氧化酶 过氧化物酶和细胞色素氧化酶对维生素C也有破坏作用 水果受到机械损伤 成熟或腐烂时 由于其细胞组织被破坏 导致酶促反应的发生 使维生素C降解 某些金属离子螯合物对维生素C有稳定作用 亚硫酸盐对维生素C具有保护作用 在储存的过程中 维生素C分子中的内酯环可水解并进一步脱羧生成糠醛和二氧化碳 糠醛很易氧化 聚合生成有色物质 这是维生素C储存中变色的主要原因 维生素C用于食品中的作用 1 可保护食品中其他成分不被氧化 2 可有效地抑制酶促褐变和脱色 3 在腌制肉品中促进发色并抑制亚硝胺的形成 4 在啤酒工业中作为抗氧化剂 6 对维生素E或其他酚类抗氧化剂有良好的增效作用 7 能捕获单线态氧和自由基 抑制脂类氧化 8 作为营养添加剂有抗应激 加速伤口愈合 参与体内氧化还原反应和促进铁的吸收等 缺乏容易导致坏血病 临床特征为出血和骨骼病变 6 3 9生物素 Biotin 生物素又称为维生素B7 维生素H或辅酶R 是由一个噻吩环和一分子尿素结合而成 侧链有一个戊酸 现已知生物素有8种异构体 天然存在的均为D型异构体 并且有生物活性 L型生物素没有生物学活性 生物素是脱羧反应酶的辅助因子 在生物体内 生物素大都是作为生物素酶的辅基与蛋白质分子中赖氨酸的 氨基形成共价键生成 N 生物素 L 赖氨酸 即生物胞素 Biocytin 图6 20生物素及生物胞素的化学结构 生物素对光 氧和热非常稳定 但强酸 强碱会导致其降解 某些氧化剂 如过氧化氢可以使生物素分子中的硫原子发生氧化 生成无活性的生物素或生物素硫氧化物 此外 生物素环上的羰基也可与氨基发生反应 食品加工和贮藏中生物素的损失较小 所引起的损失主要是溶解于水溶液中而流失 但也有部分是由于酸碱处理和氧化造成 生物素的功能及来源生理功能 生物素对于糖原的异生 脂肪酸的综合作用以及某些氨基酸的新陈代谢 都是一个关键的调控元件 进汗腺 神经组织 骨髓 男性性腺的健康维护皮肤及毛发的正常运作和生长 预防白发及脱发 有助于治疗秃顶 减轻湿疹 皮炎症状对忧郁 失眠确有一定助益促进尿素合成与排泄 提高人体的免疫功能食物来源 牛奶牛肝蛋黄动物肾脏瘦肉 草莓柚子葡萄草莓等水果 糙米小麦中都含有生物素 啤酒 6 4食品中维生素类似的物质 定义 食品中有些化合物 由于人体可以合成或不是生命活动中必不可少 即不符合维生素的基本特征的物质常被称为维生素类似物 例子 胆碱促进脑发育和提高记忆能力 提高脂肪代谢 调控细胞凋亡等生理功能 但由于人体可以合成胆碱 机体一般不会出现胆碱缺乏 因此 胆碱并不属于人体必需的维生素 回目录 6 4食品中维生素类似的物质 6 4 1胆碱6 4 2肉碱 回目录 6 4 1胆碱 Choline 胆碱又称维生素B4 化学名称是 羟基乙酸三甲基胺羟化物 其结构见图胆碱首次由Streker在1894年从猪胆汁中分离出来 1962年被正式命名为胆碱 现已成为人类食品中常用的添加剂 美国的 联邦法典 将胆碱列为 一般认为安全 Generallyrecognizedassafe 的产品 欧洲联盟1991年颁布的法规允许将胆碱添加于婴儿食品中 6 4 1胆碱 Choline 胆碱的主要生理功能 1 胆碱是生物体组织中乙酰胆碱 卵磷脂和神经磷脂的组成部分 也存在于神经鞘磷脂中 具有强碱性 在空气中易吸收水和二氧化碳 胆碱是生物体代谢的中间产物 是机体可变甲基的一个来源 2 胆碱是少数能穿过 脑血管屏障 的物质之一 胆碱可通过此 屏障 进入脑细胞 合成有助于胎儿记忆的化学物质 图6 21胆碱的化学结构 图6 22肉碱的化学结构式 6 4 2肉碱 L Carnitine 肉碱又称肉毒碱或维生素Bt 肉碱是由俄国科学家Gulewitsch和Krimberg于1905年在肌肉抽提物中发现 早期的研究发现 L 肉碱是一种类维生素营养素并将其命名为维生素Bt 肉碱有两种旋光异构体 L 肉碱和D 肉碱 其中L型具有生物活性 而D型是竞争性抑制剂 L 肉碱的化学名称为L 羟基 三甲胺丁酸 回本节 6 4 2肉碱 L Carnitine 肉碱的化学结构类似于胆碱 与氨基酸相近 图6 22 另外 由于一些动物可由自身合成来满足肉碱的需要 因此认为肉碱不是维生素 但习惯上仍将其称为维生素Bt 实验表明L 肉碱是人体必需的一种营养素 1985年在芝加哥召开的国际营养学术会议上 将左旋肉碱指定为 多功能营养品 我国食品添加剂使用卫生标准GB2760 2007规定了左旋肉碱酒石酸盐为食品营养强化剂 可应用于咀嚼片 饮液 胶囊 乳粉及乳饮料等 回本节 肉碱主要的生理功能 1 肉碱与动物体内脂肪酸代谢有关 主要功能是作为载体将长链脂肪酸从线粒体膜外输送到膜内以促进脂肪酸的 氧化 将脂肪代谢转变为能量 这就是肉碱能够减肥降脂的原理 2 肉碱还具有保护细胞的功能 将过量的脂酰辅酶A排除体外防止其损坏细胞 3 肉碱还可以防止乳酸积累 提高运动耐力 减肥原理 脂肪的代谢过程线粒体可以氧化燃烧脂肪 使之释放能量 被身体消耗 但要经过一个障碍 障碍就是线粒体膜 长链脂肪酸通不过这道障碍 所以肉碱在当中就起到了搬运工的作用 把长链脂肪酸一点一点地搬运到屏蔽外面 送给线粒体 让它进一步氧化 回本节 6 5食品中维生素损失的常见原因 由于各种维生素的性质不同 食品中维生素的损失情况也不尽相同 氧气的氧化 加热的温度和时间 酸碱度 pH值 金属与酶的作用 光或电子辐射 水分含量等 回目录 食品中维生素损失途径 6 5 1食品中维生素含量的内在变化6 5 2食品中维生素在预加工过程中的变化6 5 3食品中维生素在热烫与热处理过程中的变化6 5 4加工中添加的外来成分对维生素的影响 食品中维生素之间的相互作用果蔬食品原料成熟度的影响果蔬食品原料不同组织部位及收获的时间等农业生产条件的影响 6 5 1食品中维生素含量的内在变化 食品中维生素之间的相互作用 由于维生素的化学结构和理化性质存在着很大的差异 食品中的维生素之间也存在着相互影响及干扰彼此稳定性的问题 这类问题对于维生素强化食品更应引起关注 目前 了解比较清楚的主要有5种维生素之间会影响相互的稳定性 其中包括VC VB12 VB1 叶酸及VB2 回本节 例如叶酸对光不稳定 会分解从而失去生理活性 如存在微量核黄素 则会加速叶酸的光分解 VB12对氧化剂和还原剂敏感 而VC VB1和烟酰胺分解产物的存在则会加剧其分解反应 VB2的荧光特性则能够促使VC因光作用而发生氧化 回本节 表6 4常见5种维生素的相互作用 果蔬食品原料成熟度的影响 水果和蔬菜中维生素随着成熟度的变化而变化 所以 选择适当的原料品种和成熟度是果蔬加工中十分重要的问题 例如 番茄在成熟前VC含量最高 见表6 5 而辣椒成熟期时VC含量最高 表6 5番茄不同成熟期维生素C的含量 回本节 果蔬食品原料不同组织部位及收获的时间等农业生产条件的影响 植物不同组织部位维生素含量有一定的差异 维生素含量从高到低依次为叶片 果实 茎 根 对于水果则表皮维生素含量最高而核中最低 回本节 例1 对于同一只鸡 每100g鸡胸脯肉中所含维生素E 硫胺素和核黄素分别为2 6mg 0 5mg和0 6mg 而鸡腿肉中则分别为5 3mg 0 6mg和1 2mg 例2 在分析不同收获时间红薯叶中维生素含量的实验中 测定间隔81d 其中VC含量分别为106mg和290mg 胡萝卜素为41 3mg和42 1mg VE从18 5mg提高至39 9mg VK从5 4mg降低为4 1mg 相对而言 在两个不同的收获时间内 VC和VE含量增加 胡萝卜素的改变较少 而VK有所下降 例3 美国的学者研究发现 施用硼肥的苜蓿草中含有的胡萝卜素要高于不施用的对照样 例4 对于玉米 生长状况良好的植株 其所含的VE 胡萝卜素以及VK的含量都相对较高 例5 日照强度也会影响维生素的含量 西红柿中VC的含量与成熟期的日照呈显著的正相关 6 5 2食品中维生素在预加工过程中的变化 加工前的预处理与维生素的损失程度关系很大 1 水果和蔬菜在清洗时 一般维生素的损失很少 但要注意避免挤压和碰撞 2 果蔬在切分 水洗过程中 水溶性维生素损失较多 这是由于表面积增大后 增加其与空气及水的接触 加速了维生素氧化与流失 对于化学性质较稳定的水溶性维生素如泛酸 烟酸 叶酸 核黄素等 溶水流失是最主要的损失途径 3 水果和蔬菜的去皮 整理常会造成浓集于表皮或老叶中的维生素的大量流失 苹果皮中VC的含量比果肉高3 10倍 柑橘皮中的VC比汁液中含量高 莴苣和菠菜外层叶中VC比内层叶中高 回本节 6 5 3食品中维生素在热烫与热处理过程中的变化 热处理造成营养素的损失研究最多的